Schottky डायोड - कार्य, विशेषताएँ, अनुप्रयोग

शोट्स्की बैरियर डायोड अर्धचालक डायोड हैं जिन्हें न्यूनतम आगे वोल्टेज और तेजी से स्विचिंग गति के साथ डिज़ाइन किया गया है जो 10 एनएस के रूप में कम हो सकता है। इनका निर्माण 500 mA से 5 amps और 40 V तक की वर्तमान श्रेणियों में किया जाता है। इन विशेषताओं के कारण वे विशेष रूप से कम वोल्टेज, उच्च आवृत्ति अनुप्रयोगों जैसे SMPS में उपयुक्त हो जाते हैं, और कुशल फ़्रीव्हीलिंग डायोड के रूप में भी।

डिवाइस का प्रतीक निम्नलिखित छवि में दिखाया गया है:

के सौजन्य से: https://en.wikipedia.org/wiki/Schottky_diode

आंतरिक निर्माण

पारंपरिक पी-एन जंक्शन डायोड की तुलना में स्कूटी डायोड का निर्माण अलग तरीके से किया जाता है। पी-एन जंक्शन के बजाय वे ए का उपयोग करके बनाए गए हैं धातु अर्धचालक जंक्शन नीचे दिखाए गए रूप में।

अर्धचालक अनुभाग ज्यादातर एन-प्रकार के सिलिकॉन का उपयोग करके बनाया गया है, और एक गुच्छा विभिन्न सामग्रियों जैसे प्लैटिनम, टंगस्टन, मोलिब्डेनम, क्रोम आदि के साथ भी है। डायोड में विशेषताओं का अलग सेट हो सकता है जिसके आधार पर सामग्री का उपयोग किया जाता है, जिससे उन्हें बढ़ाया जा सके। स्विचिंग गति, कम आगे वोल्टेज ड्रॉप आदि।

यह काम किस प्रकार करता है

Schottky डायोड में इलेक्ट्रॉन अर्धचालक सामग्री में बहुसंख्यक वाहक बन जाते हैं, जबकि धातु में बहुत छोटे अल्पसंख्यक वाहक (छेद) होते हैं। जब दो सामग्रियों को जोड़ा जाता है, तो सिलिकॉन सेमीकंडक्टर में मौजूद इलेक्ट्रॉन जुड़े हुए धातु की ओर तेजी से बहने लगते हैं, जिसके परिणामस्वरूप बहुसंख्यक वाहक बड़े पैमाने पर स्थानांतरित हो जाते हैं। धातु की तुलना में उनकी बढ़ी हुई गतिज ऊर्जा के कारण, वे सामान्य रूप से 'हॉट कैरियर्स' कहलाते हैं।

सामान्य पी-एन जंक्शन डायोड अल्पसंख्यक वाहकों को एक अलग आसन्न ध्रुवीयता में इंजेक्ट किया जाता है। जबकि Schottky डायोड इलेक्ट्रॉनों को समान ध्रुवता वाले क्षेत्रों में इंजेक्ट किया जाता है।

धातु की ओर इलेक्ट्रॉनों का भारी प्रवाह जंक्शन सतह के करीब के क्षेत्र में सिलिकॉन सामग्री के लिए वाहकों के भारी नुकसान का कारण बनता है, जो अन्य डायोड के पी-एन जंक्शन के क्षय क्षेत्र जैसा दिखता है। धातु में अतिरिक्त वाहक धातु और अर्धचालक के बीच धातु में एक 'नकारात्मक दीवार' बनाता है जो वर्तमान के आगे प्रवेश को अवरुद्ध करता है। शोटकी डायोड के अंदर सिलिकॉन सेमीकंडक्टर में नकारात्मक रूप से चार्ज किए गए इलेक्ट्रॉनों को धातु की सतह पर एक नकारात्मक दीवार के साथ एक वाहक मुक्त क्षेत्र की सुविधा मिलती है।

नीचे दिखाए गए आंकड़े का हवाला देते हुए, इस क्षेत्र में इलेक्ट्रॉनों से सकारात्मक आकर्षण के कारण पहले चतुर्थांश में आगे पूर्वाग्रह वर्तमान को नकारात्मक बाधा की ऊर्जा में कमी का कारण बनता है। इसके कारण सीमा के पार भारी मात्रा में इलेक्ट्रॉनों का प्रवाह होता है। इन इलेक्ट्रॉनों का परिमाण पूर्वाग्रह के लिए लागू क्षमता के परिमाण पर निर्भर करता है।

सामान्य डायोड और शोट्की डायोड के बीच अंतर

सामान्य p-n जंक्शन डायोड की तुलना में Schottky डायोड में अवरोध जंक्शन कम है, आगे और पीछे पूर्वाग्रह दोनों क्षेत्रों में।

यह शोट्की डायोड को आगे और पीछे दोनों पूर्वाग्रह क्षेत्रों में पूर्वाग्रह क्षमता के समान स्तर के लिए वर्तमान में बेहतर सुधार करने की अनुमति देता है। यह आगे के पूर्वाग्रह क्षेत्र में एक अच्छी सुविधा प्रतीत होती है, हालांकि रिवर्स पूर्वाग्रह क्षेत्र के लिए बुरा है।

आगे और रिवर्स-पूर्वाग्रह क्षेत्रों के लिए अर्धचालक डायोड की सामान्य विशेषताओं की परिभाषा समीकरण द्वारा दर्शाई गई है:

मैं _घ = मैं _रों ( है ^{केवीडी / टीके} -1)

जहाँ = रिवर्स संतृप्ति करंट है
जर्मेनियम सामग्री के लिए = 1 के साथ k = 11,600 / / और सिलिकॉन सामग्री के लिए for = 2

एक ही समीकरण निम्नलिखित आंकड़े में शोट्की डायोड में वर्तमान में घातीय वृद्धि का वर्णन करता है, हालांकि कारक di डायोड के निर्माण के प्रकार से निर्धारित होता है।

रिवर्स-बायस क्षेत्र में, वर्तमान है मुख्य रूप से उन धातु इलेक्ट्रॉनों के कारण है जो अर्धचालक सामग्री में यात्रा करते हैं।

तापमान के लक्षण

Schottky डायोड के लिए, प्राथमिक पहलुओं में से एक है जिस पर लगातार शोध किया गया है कि 100 डिग्री सेल्सियस से अधिक के उच्च तापमान पर इसकी पर्याप्त रिसाव धाराओं को कैसे कम किया जाए।

इससे बेहतर और बेहतर उपकरणों का उत्पादन हुआ है जो 65 से + 150 डिग्री सेल्सियस के बीच अत्यधिक तापमान पर भी कुशलता से काम कर सकते हैं।

विशिष्ट कमरे के तापमान में यह रिसाव कम शक्ति वाले स्कूटी डायोड के लिए माइक्रोएम्परों की श्रेणी में और उच्च शक्ति वाले उपकरणों के लिए मिलीमीटर की सीमा में हो सकता है।

हालाँकि, ये आंकड़े उसी पावर स्पेसिफिकेशंस पर सामान्य p-n डायोड की तुलना में बड़े होते हैं। यह भी PIV rating एक Schottky डायोड के लिए हमारे पारंपरिक डायोड की तुलना में बहुत कम हो सकता है।

उदाहरण के लिए, आमतौर पर 50 amp डिवाइस में 50 V की PIV रेटिंग हो सकती है, जबकि यह सामान्य 50 सेमी के लिए 150 V तक हो सकती है। उस ने कहा, हाल ही में प्रगति ने इसी तरह के एम्परेज मूल्यों पर PIV रेटिंग के साथ Schottky डायोड को सक्षम किया है।

उपरोक्त आलेखीय निरूपण से यह बिल्कुल स्पष्ट हो जाता है कि Schottky डायोड को क्रिस्टल डायोड (बिंदु संपर्क डायोड) से भी बेहतर, लगभग आदर्श विशेषताओं के साथ जिम्मेदार ठहराया जाता है। एक बिंदु संपर्क डायोड की आगे की बूंद आम तौर पर एक सामान्य पी-एन जंक्शन डायोड से कम होती है।

बहुत हद तक Schottky डायोड के VT या आगे के वोल्टेज ड्रॉप को धातु द्वारा अंदर निर्धारित किया जाता है। तापमान के प्रभाव और वीटी स्तर के बीच व्यापार-बंद होना होता है। यदि इनमें से एक पैरामीटर बढ़ता है तो दूसरा भी डिवाइस की दक्षता स्तर को घटाता है। इसके अलावा, वीटी भी वर्तमान सीमा पर निर्भर करता है, कम स्वीकार्य मूल्य वीटी के कम मूल्यों को सुनिश्चित करते हैं। वीटी फॉरवर्ड ड्राप अनिवार्य रूप से एक अनुमानित मूल्यांकन में, निम्न स्तर की इकाइयों के लिए शून्य से नीचे जा सकता है। मध्य और उच्च वर्तमान सीमाओं के लिए, आगे ड्रॉप मान लगभग 0.2 V हो सकता है, और यह एक अच्छा प्रतिनिधि मूल्य प्रतीत होता है।

फिलहाल उपलब्ध अधिकतम सहनीय रेंज शोट्की डायोड 75 एम्प्स के आस-पास है, हालांकि जल्द ही 100 एम्पियर भी क्षितिज पर हो सकते हैं।

निःशुल्क Schottky डायोड आवेदन

Schottky डायोड का मुख्य अनुप्रयोग क्षेत्र बिजली की आपूर्ति या SMPS को स्विच करने में है, जिसका उद्देश्य 20 किलोहर्ट्ज़ से अधिक आवृत्तियों के साथ काम करना है।

आमतौर पर, कमरे के तापमान पर एक 50 amp Schottky डायोड को 0.6 V के आगे वोल्टेज के साथ रेट किया जा सकता है, और 10 ns वसूली समय, विशेष रूप से SMPS अनुप्रयोग के लिए डिज़ाइन किया गया। दूसरी ओर एक साधारण पी-एन जंक्शन डायोड में 1.1 वी की एक आगे की बूंद और लगभग 30 से 50 एनएस की रिकवरी टॉमी, एक ही वर्तमान कल्पना पर प्रदर्शित हो सकती है।

उपरोक्त उपरोक्त वोल्टेज अंतर आपको काफी छोटा लग सकता है, हालाँकि अगर हम दोनों के बीच बिजली अपव्यय स्तर देखें: P (गर्म वाहक) = 0.6 x 50 = 30 वाट, और P (pn) = 1.1 x 50 = 55 वाट, जो काफी औसत दर्जे का अंतर है, जो एसएमपीएस की दक्षता को गंभीर रूप से नुकसान पहुंचा सकता है।

हालांकि, रिवर्स पूर्वाग्रह क्षेत्र में एक स्कोटी डायोड में अपव्यय थोड़ा अधिक हो सकता है, फिर भी शुद्ध आगे और रिवर्स पूर्वाग्रह अपव्यय पी-एन जंक्शन डायोड की तुलना में बहुत बेहतर होगा।

ठीक होने का समय

साधारण पी-एन सेमीकंडक्टर डायोड में, इंजेक्ट किए गए अल्पसंख्यक वाहक के कारण रिवर्स रिकवरी टाइम (ट्र्र) अधिक है।

बहुत कम अल्पसंख्यक वाहकों के कारण शोट्की डायोड्स में, रिवर्स रिकवरी का समय काफी कम है। यही कारण है कि Schottky डायोड 20 गीगाहर्ट्ज की आवृत्तियों पर भी इतनी प्रभावी ढंग से काम करने में सक्षम हैं, जिनके लिए उपकरणों को बेहद तेज गति से स्विच करने की आवश्यकता होती है।

इससे अधिक आवृत्तियों के लिए, एक बिंदु-संपर्क डायोड या एक क्रिस्टल डायोड अभी भी कार्यरत है, उनके बहुत छोटे जंक्शन क्षेत्र या बिंदु जंक्शन क्षेत्र के कारण।

Schottky डायोड समतुल्य सर्किट

अगला आंकड़ा विशिष्ट मूल्यों के साथ एक शोट्स्की डायोड के बराबर सर्किट को दर्शाता है। आसन्न प्रतीक डिवाइस का मानक प्रतीक है।

इंडक्शन एलपी और कैपेसिटेंस सीपी पैकेज में निर्दिष्ट मूल्य हैं, आरबी संपर्क प्रतिरोध और बल्क प्रतिरोध से बने श्रृंखला प्रतिरोध का गठन करता है।

प्रतिरोध आरडी और कैपेसिटेंस सीजे के लिए मान पिछले पैराग्राफ में चर्चा की गई गणना के अनुसार हैं।

Schottky डायोड विशिष्टता चार्ट

नीचे दिया गया चार्ट हमें मोटोरोला-सेमीकंडक्टर प्रोडक्ट द्वारा निर्मित हॉट-कैरियर रेक्टिफायर की एक सूची प्रदान करता है, साथ ही उनके विनिर्देशों और पिनआउट विवरण के साथ।